CN107989023B - 一种软土路基施工工艺 - Google Patents

一种软土路基施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软土路基施工工艺，涉及道路施工技术领域。其包括以下步骤；S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20‑30cm厚的碎石层，碎石的粒径为5‑25mm；S3、在碎石层表面铺设一层10‑15cm的混凝土层；S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1‑3小时，得到回填土；S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20‑30cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6‑8遍；S6、将碾压好的路基养生10‑15天，完成施工。本发明中的工艺施工简单，土壤固结速度块，强度高，提高路基抗压强度；固化剂的用量少，就地取材，节省施工，渗透剂有利于固化剂分散均匀，从而提高回填土层结构强度。

Description

一种软土路基施工工艺
技术领域
本发明涉及道路施工技术领域，更具体地说，它涉及一种软土路基施工工艺。
背景技术
高速公路是大型线状构筑物，对工后沉降和不同路段的沉降差有比较严格的要求。高速公路一般会跨越不同的地貌单元，沿线将遇到各种各样的地基条件，在长江三角洲和珠江三角洲地区和我国其他沿海一带广泛发育深厚的软土地层。由于路堤高、荷载大，这些深厚软土地基的加固处理是目前软土地区公路或高速公路建设中的技术难点之一。在公开号为CN107245996A的中国发明专利中公开了一种软土路基水泥搅拌桩施工工艺，包括以下步骤；S1、采用搅拌桩机对路基地面进行钻孔，直至达到所需深度；S2、待达到所需深度之后，进行反向旋转提升，同时用压缩空气输入水泥浆；S3、通过钻头的搅拌作用，使水泥浆和土体充分拌和，边提升钻头、边喷入液化料，边搅拌混合；S4、待钻头提出地面后，重复搅拌下沉并喷浆，然后再重复反转提升并搅拌，最后直至提出地面制成水泥搅拌桩。
上述专利采用钻头软土地基中输入水泥浆并搅拌，难以控制搅拌均匀度，水泥浆在软土中的均匀性差，导致软土地基固化后整体抗压强度低。因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种软土路基施工工艺，以解决上述问题，其具有抗压强度高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种软土路基施工工艺，包括以下步骤；
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20-30cm厚的碎石层，碎石的粒径为5-25mm；
S3、在碎石层表面铺设一层10-15cm的混凝土层；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1-3小时，得到回填土；
S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20-30cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6-8遍；
S6、将碾压好的路基养生10-15天，完成施工。
通过采用上述技术方案，碎石层强度较高、稳定性较好，是级配集料中最好的材料，也是无机结合料材料中最好的材料；通过铺设混凝土层，避免地下水过多的渗入回填土层中，有利于回填土层中固化剂和土壤的固化。本发明中的固化剂通过将游离水转化为洁净水，利用生成高结晶水的物质消耗土壤中的游离水分，结晶水不参与上述破坏土壤强度的过程，并且生产的结晶水合物具有胶凝的性质，可以堵塞土块中的各种毛细通道，避免渗入水分再一次破坏固化土的结构。通过对回填土层进行碾压，一定的压应力使水泥整体产生收缩，回填土层材料变得更加致密，减小了孔隙率，同时，水化产物表面吸附的自由水层将产生滑移，同时吸附水层变得更薄，使颗粒表面双电层结构发生变化，增加了已水化水泥颗粒之间的粘附接触作用，进一步影响着后期的水化过程，从而增加回填土层的抗压强度。
进一步优选为，所述固化剂包括以下重量份数的组分；
硅酸盐水泥80-100份；
石灰30-40份；
碳酸钙10-20份；
聚丙烯酰胺3-7份；
聚氯乙烯1-5份；
渗透剂0.5-2份；
促进剂1-5份；
消泡剂0.5-2份；
早强剂2-4份。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺具有较强的粘合性，其分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降，可以通过物理的化学作用等起到使土壤粘合形成网状结构，增强结构强度。
进一步优选为，所述固化剂和软土的重量比为(3-7)：100。
通过采用上述技术方案，固化剂用量太少，难以使土壤全部胶结，软土路基的结构强度不够；固化剂用量太多，会造成不必要的浪费，导致成本增加，因此，固化剂和软土的重量比优选为(3-7)：100。
进一步优选为，所述渗透剂为聚氧化乙烯或十二烷基磺酸钠。
通过采用上述技术方案，渗透剂能够增强固化剂中各组分向土壤内部渗透，有利于固化剂分散均匀，提高土壤胶结程度，从而提高回填土层结构强度。
进一步优选为，所述促进剂为木质素磺酸盐、硫酸钙、硫酸钠中的任意一种。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐加入混凝土拌和物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善回填土层拌和物的流动性，减少单位水泥用量，节约水泥，钙离子有利于硅酸盐的聚集。
进一步优选为，所述消泡剂为聚乙二醇甲醚。
通过采用上述技术方案，消泡剂可以有效控制水泥体系内泡沫产生，使回填土层更加致密，有助于提高回填土层结构强度。
进一步优选为，所述早强剂包括硫酸钠、硫酸铝和三乙醇胺中的任意两种。
通过采用上述技术方案，早强剂是指能提高混凝土强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝土强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。
进一步优选为，所述软土在加入固化剂之前的含水量为20-30％。
通过采用上述技术方案，由于水泥固化时，会吸收一部分水分，如果软土的含水量太低，水泥不能完全固化，软土的含水量太高，会导致回填土层过于松软，因此需要控制软土在加入固化剂之前的含水量为20-30％。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过设置碎石层、混凝土层和回填土层，碎石层强度较高、稳定性较好，混凝土层避免地下水过多的渗入回填土层中，有利于回填土层中固化剂和土壤的固化，固化剂有利于回填土层中固化剂和土壤的固化，固结速度块，强度高，提高路基抗压强度；
(2)渗透剂能够增强固化剂中各组分向土壤内部渗透，有利于固化剂分散均匀，提高土壤胶结程度，从而提高回填土层结构强度；
(3)本发明中的工艺施工简单，通过控制软土的含水量，土壤干燥速度快，由于固化剂固化时会吸收、固结土体中的水分，使得土体中的含水量降低，从而增强土体的强度。
附图说明
图1为采用本发明中的施工工艺处理后的软土路基的结构图。
附图标记：1、碎石层；2、混凝土层；3、回填土层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种软土路基施工工艺，通过如下步骤制备获得：
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20cm的碎石层，碎石的粒径为5mm；
S3、在碎石层表面铺设一层10cm的混凝土层，混凝土层的材料选用现有技术中的抗渗混凝土；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1小时，软土在加入固化剂之前的含水量为20％，固化剂和软土的重量比为3：100，得到回填土；
S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6遍；
S6、将碾压好的路基养生10天，完成施工。
其中，渗透剂为聚氧化乙烯，促进剂为木质素磺酸盐，消泡剂为聚乙二醇甲醚，早强剂包括硫酸钠、硫酸铝，硫酸钠和硫酸铝比例为1:1。
如图1所示，碎石层1位于挖出软土的空腔的底部，碎石层1上方铺设有混凝土层2，混凝土层2上方铺设有回填土层3。
实施例2-5：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，固化剂的各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-5中固化剂的各组分及其重量份数
固化剂组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
硅酸盐水泥 80 85 90 95 100
石灰 30 32 35 38 40
碳酸钙 10 12 15 18 20
聚丙烯酰胺 3 4 5 6 7
聚氯乙烯 1 2 3 4 5
渗透剂 0.5 1 1.25 1.5 2
促进剂 1 2 3 4 5
消泡剂 0.5 1 1.25 1.5 2
早强剂 2 2.5 3 3.5 4
实施例6：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，固化剂和软土的重量比为5：100。
实施例7：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，固化剂和软土的重量比为7：100。
实施例8：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，碎石层的厚度为25cm。
实施例9：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，碎石层的厚度为30cm。
实施例10：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，碎石层的粒径为15mm。
实施例11：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，碎石层的粒径为25mm。
实施例12：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土层的厚度为13cm。
实施例13：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，混凝土层的厚度为15cm。
实施例14：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，S4中反应时间为2小时。
实施例15：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，S4中反应时间为3小时。
实施例16：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，回填土层的厚度为25cm。
实施例17：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，回填土层的厚度为30cm。
实施例18：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，S5中将摊铺好的路基碾压7遍。
实施例19：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，S5中将摊铺好的路基碾压8遍。
实施例20：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，渗透剂为十二烷基磺酸钠。
实施例21：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，促进剂为硫酸钙。
实施例22：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，促进剂为硫酸钠。
实施例23：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，早强剂包括硫酸钠、三乙醇胺，硫酸钠和三乙醇胺比例为1:1。
实施例24：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，早强剂包括硫酸铝和三乙醇胺，硫酸铝和三乙醇胺比例为1:1。
实施例25：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，软土在加入固化剂之前的含水量为25％。
实施例26：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，软土在加入固化剂之前的含水量为30％。
实施例27：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，S6中将碾压好的路基养生15天，完成施工。
对比例1：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出；
S3、在挖出软土的地面上铺设一层10cm的混凝土层；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1小时，软土在加入固化剂之前的含水量为20％，固化剂和软土的重量比为3：100，得到回填土；
S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6遍；
S6、将碾压好的路基养生10天，完成施工。
其中，渗透剂为聚氧化乙烯，促进剂为木质素磺酸盐，消泡剂为聚乙二醇甲醚，早强剂包括硫酸钠、硫酸铝，硫酸钠和硫酸铝比例为1:1。
对比例2：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20cm的碎石层，碎石的粒径为35mm；
S3、在碎石层表面铺设一层10cm的混凝土层；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1小时，软土在加入固化剂之前的含水量为20％，固化剂和软土的重量比为3：100，得到回填土；
S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6遍；
S6、将碾压好的路基养生10天，完成施工。
其中，渗透剂为聚氧化乙烯，促进剂为木质素磺酸盐，消泡剂为聚乙二醇甲醚，早强剂包括硫酸钠、硫酸铝，硫酸钠和硫酸铝比例为1:1。
对比例3：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20cm的碎石层，碎石的粒径为5mm；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1小时，软土在加入固化剂之前的含水量为20％，固化剂和软土的重量比为3：100，得到回填土；
S5、在碎石层上铺设一层20cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6遍；
S6、将碾压好的路基养生10天，完成施工。
其中，渗透剂为聚氧化乙烯，促进剂为木质素磺酸盐，消泡剂为聚乙二醇甲醚，早强剂包括硫酸钠、硫酸铝，硫酸钠和硫酸铝比例为1:1。
对比例4：一种软土路基施工工艺，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20cm的碎石层，碎石的粒径为5mm；
S3、在碎石层表面铺设一层10cm的混凝土层；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1小时，软土在加入固化剂之前的含水量为20％，固化剂和软土的重量比为3：100，得到回填土；
S5、在混凝土凝固后，在混凝土层上铺设一层20cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6遍；
S6、将碾压好的路基养生10天，完成施工。
其中，渗透剂为聚氧化乙烯，促进剂为木质素磺酸盐，消泡剂为聚乙二醇甲醚，早强剂包括硫酸钠、硫酸铝，硫酸钠和硫酸铝比例为1:1。
试验一抗压强度试验
试验方法：采用实施例1-27和对比例1-4中的固化剂和施工工艺对东部平原地区的软土路基进行处理，养护完成后测试其无侧限抗压强度，并测试挖出的软土的无侧限抗压强度。
试验结果：表2为实施例1-27和对比例1-4处理后的软土路基测试结果。由表2可知，本发明通过设置碎石层、混凝土层和回填土层，并添加固化剂，有利于回填土层中固化剂和土壤的固化，固结速度块，提高路基抗压强度；
渗透剂能够增强固化剂中各组分向土壤内部渗透，有利于固化剂分散均匀，提高土壤胶结程度，从而提高回填土层结构强度；本发明中的工艺施工简单，通过控制软土的含水量，土壤干燥速度快，由于固化剂固化时会吸收、固结土体中的水分，使得土体中的含水量降低，从而增强土体的强度。
表2实施例1-27和对比例1-4处理后的软土路基测试结果
实施例 无侧限抗压强度/kPa
实施例1 912
实施例2 917
实施例3 910
实施例4 916
实施例5 915
实施例6 920
实施例7 922
实施例8 925
实施例9 928
实施例10 923
实施例11 924
实施例12 935
实施例13 937
实施例14 940
实施例15 943
实施例16 926
实施例17 931
实施例18 965
实施例19 987
实施例20 922
实施例21 932
实施例22 930
实施例23 934
实施例24 933
实施例25 935
实施例26 929
实施例27 1085
对比例1 621
对比例2 758
对比例3 588
对比例4 687
软土 86
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种软土路基施工工艺，其特征在于，包括以下步骤；
S1、清除软土区域内的杂物和障碍物，人工排除地表明水，整平地表；
S2、将地面表层的软土挖出，铺设一层20-30cm厚的碎石层，碎石的粒径为5-25mm；
S3、在碎石层表面铺设一层10-15cm的混凝土层；
S4、向挖出的软土中加入固化剂拌和均匀，反应1-3小时，得到回填土；
S5、在混凝土凝固之前，在混凝土层上铺设一层20-30cm的回填土层，采用灰土摊铺机摊铺，将摊铺好的路基碾压6-8遍；
S6、将碾压好的路基养生10-15天，完成施工。
2.根据权利要求1所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述
固化剂包括以下重量份数的组分；
硅酸盐水泥80-100份；
石灰30-40份；
碳酸钙10-20份；
聚丙烯酰胺3-7份；
聚氯乙烯1-5份；
渗透剂0.5-2份；
促进剂1-5份；
消泡剂0.5-2份；
早强剂2-4份。
3.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述固化剂和软土的重量比为（3-7）：100。
4.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述渗透剂为聚氧化乙烯或十二烷基磺酸钠。
5.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述促进剂为木质素磺酸盐、硫酸钙、硫酸钠中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述消泡剂为聚乙二醇甲醚。
7.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述早强剂包括硫酸钠、硫酸铝和三乙醇胺中的任意两种。
8.根据权利要求2所述的软土路基施工工艺，其特征在于，所述软土在加入固化剂之前的含水量为20-30%。
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JPS55125186A (en) * 1979-03-19 1980-09-26 Takao Ito Expansible, hardening-promoting solid particle for soil stabilization treatment
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